artikel

Software bepaalt vorm van betonconstructie

bouwbreed

Software bepaalt vorm van betonconstructie

Laat een computerprogramma de optimale vorm van een constructie bepalen. Dat is de essentie van Evolutionary Structural Optimization (ESO). De praktijk van het ontwerpen van dragende constructies zal daardoor revolutionair veranderen. Op de Bouwbeurs in Utrecht is deze week een schaalmodel te zien van een voetgangersbrug die is ontworpen met ESO.

Architect Peter Heideman en constructeur Jan van Wolfswinkel, beiden van advies- en ingenieursbureau Movares, zijn samen met hoogleraar Theo Salet en twee studenten van de TU Eindhoven verantwoordelijk voor het ontwerp.

“Het werk van de ontwerper en de constructeur verschuift naar het voortraject. Na het bepalen van de uitgangspunten genereert de software de vorm, door materiaal weg te laten waar het niet nodig is. Architectuur wordt daardoor product design”, stelt Heideman vast.

Het traditionele proces van bouwkundig ontwerpen verdwijnt. Vroeger tekende een architect een ontwerp aan zijn tekentafel. Daarna ging het naar de constructeur en weer terug. Dat iteratieve proces wordt bij topologische optimalisatie vervangen door overleg vooraf. Architect en constructeur (en eventueel andere partijen) bepalen samen de uitgangspunten waaraan het resultaat moet voldoen. “Daar moeten zij goed over nadenken”, benadrukt Heideman. De parameters worden in een computerprogramma ingevoerd. Daarvoor heeft de TU Eindhoven het eindige-elementenprogramma Abacus ingezet met de plug-in Tosca. De software genereert vervolgens de optimale vorm. Het digitale bestand is te gebruiken voor de productie. Vanuit het model kan een 3D-printer of 3D-freesmachine worden aangestuurd.

Voor de BouwBeurs is een schaalmodel (1:2) vervaardigd. Een robot van Twinplast uit het Belgische Onze-Lieve-Vrouw Waver heeft de onderdelen van de bekisting gefreesd uit geëxpandeerd polystyreen (eps). De mal is vervolgens aan de binnenzijde voorzien van een harde laklaag, om het ontkisten mogelijk te maken. Geelen Beton uit Wanssum heeft de mal afgelopen week gevuld met ultrahogesterktebeton (uhsb) met staalvezels.

“Evolutionary Structural Optimization zou een gereedschap kunnen worden voor de ontwerpers van infrastructuur”, aldus Heideman. “Je kunt het ook toepassen op andere materialen, zoals staal, composiet of hout. We denken ook over het variëren van de materiaaleigenschappen, bijvoorbeeld ultrahogesterktebeton afgewisseld met schuimbeton. Bekistingen van polyurethaan kunnen tot vijftig keer gebruikt worden, die van eps minder vaak.”

Auto’s

“We ondervonden wel wat communicatieproblemen tussen de software. Door de ontwikkeling van de software krijgen ICT’ers een belangrijke rol in het ontwerpproces”, aldus Heideman. “Architectuur wordt industrieel ontwerpen. Net als bij het vormgeven van auto’s wordt in het voortraject uitvoerig over het product nagedacht. Het is ook mogelijk om de vorm te definiëren door wiskundige formules. Dan is het parametrisch ontwerpen. We gaan bij Movares het topologisch optimaliseren verder ontwikkelen. Samenwerking met kennisinstuten zoals de TU Eindhoven en marktpartijen zoals Twinplast en Geelen Beton is hierbij essentieel.”

Lees verder: Vier casestudies over prefab beton doorontwikkeld

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels